1、第9讲 能量之源光与光合作用 第9讲 能量之源光与光合作用 考点整合 第9讲 考点整合 蓝绿黄绿蓝紫光和红光蓝紫光二氧化硅色素被破坏光能二氧化碳能量第9讲 考点整合 绿叶淀粉同位素标记法 光合作用释放的氧气来自水 第9讲 考点整合 色素 ATP中的化学能类囊体的薄膜上有机物 CO2H2O光叶绿体(CH2O)O2第9讲 考点整合 无机物氧化时所释放的能量 自养 要点探究 探究点一 分析光合作用的探究过程第9讲 要点探究 实施者实验过程和实验现象实验结论普里斯特利 点燃的蜡烛与绿色植物，密闭蜡烛不熄灭小鼠与绿色植物，密闭小鼠不易窒息植物更新空气萨克斯绿叶黑暗12 h曝光 碘蒸气深蓝色遮光 碘蒸气无
2、颜色变化绿色叶片光合作用产生淀粉第9讲 要点探究 恩格尔曼水绵好氧菌黑暗无空气 极细光束 好氧菌只分布在 光束照射部位的 周围完全曝光 好氧菌分布 在所有受光 部位 O2 是叶绿体释放出来的，叶绿体是光合作用的场所光合作用释放的氧全部来自水鲁宾、卡门第9讲 要点探究 说明(1)萨克斯：自身对照，自变量为是否照光(一半曝光与另一半遮光)，因变量为叶片是否制造出淀粉。(2)鲁宾和卡门：相互对照，自变量为标记物质(H182O与C18O2)，因变量为O2的放射性。(3)普里斯特利：密闭的玻璃罩是否加植物为自变量，蜡烛燃烧时间或小鼠存活时间为因变量。第9讲 要点探究 例1 【2011江苏质检】图91表示
3、较强光照且温度相同以及水和小球藻的质量相等的条件下，小球藻进行光合作用的实验示意图。一段时间后，以下相关比较不正确的是()第9讲 要点探究 第9讲 要点探究 AY2的质量大于Y3的质量 B中小球藻的质量大于中小球藻的质量 C中水的质量大于中水的质量 D试管内的质量大于试管内的质量 第9讲 要点探究 C 解析 Y1 和 Y3 是 O2，Y2 和 Y4 是 18O2，因此 Y2 的质量大于 Y3；中小球藻中含有(CH182 O)的有机物，而中小球藻含有(CH2O)的有机物，故中小球藻质量大于；和中的水都为 H182 O，且含量相同，因此质量相等；在试管和原有质量相等的情况下，中释放出的是 18O2
4、，而中释放出的是 O2，故剩余重量大于。第9讲 要点探究 点评 同位素示踪法是利用放射性元素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法，即把放射性同位素的原子参到其他物质中去，让它们一起运动、迁移，再用放射性探测仪器进行追踪，就可知道放射性原子通过什么路径，运动到哪里了，是怎样分布的。从而研究细胞内的元素或化合物的来源、组成、分布和去向等，进而了解细胞的结构和功能、化学物质的变化、反应机理等。用于示踪技术的放射性同位素一般是用于构成细胞化合物的重要元素。如 3H、14C、15N、18O、32P、35S 等。下面的变式题是从不同侧面考查同位素标记法的应用。第9讲 要点探究 【2010漳州质检】某
5、人利用小球藻为实验材料做了下列两个实验，最初时各个试管中小球藻的量相同，请回答：实验一第9讲 要点探究 实验二第9讲 要点探究 (1)实验一：小球藻在适宜条件下繁殖很快，在相同培养液中，装置(a)和(b)分别培养小球藻(抽去空气)，将两个装置都同时放在阳光下。一段时间后观察，B、C两试管哪个更绿_。写出此时A瓶中酵母菌主要的细胞呼吸方式的反应式 _。实验中B试管的小球藻不久后能存活吗？_，为什么？_。第9讲 要点探究(2)实验二：将小球藻装在一个密闭容器中，通过通气管向密闭容器中通入CO2，通气管上有一个开关，可以控制CO2的供应，密闭容器周围有固定的充足且适宜的光源。向密闭容器中通入14CO
6、2，发现反应进行到5s时，14C出现在一种五碳化合物(C5)和一种六碳糖(C6)中。将反应时间缩短到0.5s时，14C出现在一种三碳化合物(C3)中，这说明CO2中C的转移路径是_，该实验中是通过控制_来探究 CO2中碳原子的转移路径。在该实验中，如果发现C5的含量快速升高，其改变的实验条件是_。第9讲 要点探究(1)B C6H12O66H2O6O2酶6CO212H2O能量 不能 浓糖水消耗完后，酵母菌不能继续呼吸，产生CO2(2)反应时间 停止 CO2 供应第9讲 要点探究 解析 题干信息表明：(1)在光下，装置(a)中 B 试管的小球藻通过光合作用不断的为 A 瓶的酵母菌提供 O2，所以A
7、 中的酵母菌可通过有氧呼吸不断为 B 中的小球藻提供 CO2，装置(b)组 D 瓶的乳酸菌泡菜进行无氧呼吸不能产生 CO2 为 C试管小球藻的光合作用提供原料，故 C 试管的小球藻光合作用能力下降，颜色较浅。A 瓶的浓糖水被酵母菌消耗完后，酵母菌不能继续呼吸，产生 CO2，继续为 B 试管的小球藻提供光合作用的原料，故不久后 B 试管的小球藻可能死亡。第9讲 要点探究(2)反应时间缩短到 0.5s 时，14C出现在一种三碳化合物(C3)中，反应进行到 5s 时，14C 出现在一种五碳化合物(C5)和一种六碳糖(C6)中，说明 14CO2 中的 14C 转移到 C3 后有两个路径，一是形成(C5
8、)，一是形成(C6)；很明显，该实验二是通过控制反应时间的方法来探究 CO2 中碳原子的转移路径的；另外在该实验中，通气管开关可以控制 14CO2 的供应，因此 C5 的含量快速升高跟停止 CO2 供应有关。第9讲 要点探究 探究点二 有关绿叶中色素的提取和分离的实验 1实验原理(1)绿叶中的各种色素能溶解在有机溶剂(无水乙醇或丙酮)中。(2)绿叶中的色素在层析液中的溶解度不同；溶解度大的色素分子随层析液在滤纸上扩散得快，反之，则扩散得慢。因而不同的色素可以在滤纸上扩散开来，各种色素分子在滤纸上可形成不同的色素带。2实验过程及常见命题点(1)在研磨绿叶过程中加入二氧化硅，是为了研磨充分，否则，
9、叶绿体中的色素就不可能被充分提取出来。第9讲 要点探究 (2)叶绿体内的液体是偏碱性的，在研磨过程中破坏了细胞的结构，细胞液中的有机酸释放出来，很容易破坏叶绿素分子。为了防止破坏叶绿素分子，在研磨过程中要加入碳酸钙。(3)制备滤纸条时，要将滤纸条的一端剪去两角，这样可以使色素在滤纸条上扩散均匀，便于观察实验结果。(4)纸层析：将滤纸条插入层析液时，一定不能让滤纸条的滤液细线触及(或没入)层析液，否则，滤液细线中的色素分子将溶解在层析液中，使实验失败。3实验结果 色素的种类和作用(见图93)：第9讲 要点探究 第9讲 要点探究 叶绿体中的色素叶绿素含量占3/4叶绿素a蓝绿色叶绿素b黄绿色主要吸收
10、蓝紫光和红光类胡萝卜素含量占1/4胡萝卜素橙黄色叶黄素黄色主要吸收蓝紫光第9讲 要点探究 4.实践应用(1)不同颜色温室大棚的光合效率 无色透明大棚膜日光中各色光均能透过，有色大棚主要透过同色光，其他光被其吸收，所以用无色透明的大棚光合效率最高。叶绿素对绿光吸收最少，因此绿色塑料大棚膜的光合效率最低。(2)萨克斯实验中黑暗处理消耗掉有机物，需在有光条件下操作，观察最好选用绿灯，而不选红灯或其他灯，这样对实验影响最小。第9讲 要点探究 说明(1)影响叶绿素合成的因素 光照：光是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄。温度：温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而
11、影响叶绿素的合成。低温时，叶绿素分子易被破坏，因而叶子变黄。矿质元素：叶绿素中含N、Mg等矿质元素，若缺乏将导致叶绿素无法合成，老叶先变黄。另外，Fe是叶绿素合成过程中某些酶的辅助成分，缺Fe也将导致叶绿素合成受阻，幼叶先变黄。N、Mg在植物体内形成不稳定化合物，Fe在植物体内形成稳定的化合物(只利用一次)。第9讲 要点探究 (2)“绿叶中色素的提取和分离”实验的拓展 本实验中圆形滤纸中央点一滴层析液，对叶绿体中的色素进行层析，会得到近似同心的四个色素环，由内到外依次是黄绿色、蓝绿色、黄色、橙黄色。用丙酮或其他有机溶剂代替无水乙醇提取色素，但丙酮有毒，研磨时需采取措施防止蒸发，也可用汽油代替层
12、析液进行层析；可用其他绿色叶片代替菠菜，但不能用大白菜等不含叶绿素或含叶绿素少的材料，另外，用于提取色素的叶片要新鲜。第9讲 要点探究 例2 请回答下列问题：(1)氮、磷、镁三种元素中，构成生命活动所需直接能源物质的元素是_，构成细胞膜的元素是_。(2)缺镁时植物叶片发黄，其原因是_ _。第9讲 要点探究 (3)在提取叶绿体色素的过程中，研磨叶片时通常需加少量二氧化硅、碳酸钙及适量丙酮。二氧化硅的作用是_；碳酸钙的作用是_；丙酮的作用是_。第9讲 要点探究(1)氮、磷 氮、磷(2)镁是叶绿素的组成成分之一，缺镁导致叶绿素合成受阻(其他合理答案也给分)(3)有助于磨碎植物细胞 防止研磨过程中叶绿
13、体色素被破坏 色素的提取溶剂(其他合理答案也给分)第9讲 要点探究 第9讲 要点探究 解析(1)生命活动的直接能源物质是ATP，其组成元素是C、H、O、N、P，故此处应填氮、磷(2)镁是叶绿素的组成元素，缺镁时植物合成叶绿素受阻，因而叶片呈类胡萝卜素的颜色黄色(3)在提取叶绿体色素的过程中，加入二氧化硅是为了使研磨充分；加入碳酸钙是为了防止在研磨过程中色素被破坏；加入丙酮是为了将叶绿体色素溶解在丙酮中以便提取色素。点评 绿叶中提取出来的色素对不同的单色光吸收有差异，见上图。第9讲 要点探究 探究点三 分析光合作用的生理过程1光合作用过程图解：第9讲 要点探究 2光反应阶段与暗反应阶段的比较(1
14、)光反应和暗反应的比较 第9讲 要点探究 联系 ATP中的活跃化学能有机物中稳定的化学能 光能活跃化学能，并贮存在ATP中能量CO2的固定：CO2C52C3C3的还原：2C3酶ATP、H(CH2O)C5H2O水的光解：2H2O4HO2ATP的合成：ADPPi光酶ATP物质转化 叶绿体内的基质 叶绿体内的基粒囊状结构的薄膜上场所 不需色素和光，需要多种酶、ATP、H、CO2 需色素、光、酶、水条件 较缓慢 短促，以微秒计时间 同化CO2形成有机物(酶促反应)光能转变为化学能，并放出O2实质暗反应光反应项目第9讲 要点探究 (2)叶绿体处于不同的条件下，C3、C5、H、ATP 以及(CH2O)合成
15、量的动态变化条件C3C5H和 ATP(CH2O)合成量光照减弱，CO2 供应不变增加减少减少或没有减少或没有光照增强，CO2 供应不变减少增加增加增加光照不变，减少 CO2 供应减少增加增加减少或没有光照不变，增加 CO2 供应增加减少减少增加第9讲 要点探究 易错点 以上各物质含量的变化是在外界条件改变的短时间内发生的，且是相对含量的变化。第9讲 要点探究 例3(双选)下列关于叶绿体的描述，错误的是()A基粒由类囊体堆叠而成 B叶绿体膜由双层膜组成 C暗反应发生在类囊体膜上 D类囊体膜上只有叶绿素 第9讲 要点探究 CD 解析 叶绿体是由双层膜围成的细胞器。叶绿体内部有基粒和基质。基粒悬浮在基质中，由许多堆叠的扁囊和管网构成。扁囊和管网称为类囊体。光合作用的光反应是在类囊体组成的基粒上完成的，暗反应则是在基质中完成的。类囊体膜中含有叶绿素，是绿色植物进行光合作用的基地。类囊体膜上还含有与光合作用有关的酶以及蛋白质。
